1、用图示装置及药品制备有关气体,其中能达到实验目的的是( )
选项 | A | B | C | D |
装置及药品 | ||||
实验目的 | 制H2S | 制氨气 | 制NO2 | 制氯气 |
A.A
B.B
C.C
D.D
2、已知A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增,前四种元素为短周期元素。A位于元素周期表s区,电子层数与未成对电子数相等;B基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每轨道中的电子总数相同;D原子核外成对电子数为未成对电子数的3倍;F位于第四周期d区,最高能级的原子轨道内只有2个未成对电子;E的一种氧化物具有磁性。
(1)E基态原子的价层电子排布式为__________________。第二周期基态原子未成对电子数与F相同且电负性最小的元素名称为____________。
(2)CD3- 的空间构型为_______________。
(3)A、B、D三元素组成的一种化合物X是家庭装修材料中常含有的一种有害气体,X分子中的中心原子采用_____________杂化。
(4)F(BD)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=________。根据等电子原理,B、D 分子内σ键与π键的个数之比为______________。
(5)一种EF的合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中,F位于顶点,E位于面心,该合金中EF的原子个数之比为_________________。若晶胞边长a pm,则合金密度为______________g·cm3(列式表达,不计算)。
3、环戊烯是生产精细化工产品的重要中间体,其制备涉及的反应如下:
回答下列问题:
(l)反应的△H= _________ kJ/mol 。
(2)解聚反应在刚性容器中进行。
①其他条件不变,有利于提高双环戊二烯平衡转化率的条件是 ____ (填标号).
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强
②实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的沸点。某温度下,通入总压为l00kPa的双环戊二烯和水蒸气,达到平衡后总压为160kPa,双环戊二烯的转化率为8 0%,则 pH2O=___kpa,平衡常数Kp=______kPa (Kp为以分压表示的平衡常数)
(3) 一定条件下,将环戊二烯溶于有机溶剂中进行氢化反应,反应过程中保持氢气压力不变,测得环戊烯和环戊烷的产率(以环戊二烯为原料计)随时间变化如下图所示。
①将环戊二烯溶于有机溶剂中可减少二聚反应的发生,原因是____,
②最佳的反应时间为__h。活化能较大的是__(填“氢化反应”或“副反应”)。
(4)已知氢化反应平衡常数为1.6 × 1012,副反应的平衡常数为2.0×10l2。在恒温恒容下,环戊二烯与氢气按物质的量之比为1:1进行反应,则环戊二烯的含量随时间变化趋势是____(不考虑环戊二烯的二聚反应)。
4、自然界中不存在氟的单质,得到单质氟共经历了一百多年时间,不少科学家为此献出了宝贵的生命,在1886年法国的化学家Moissa终于发明了摩式电炉,用电解法成功的制取了单质氟,因此荣获1906年诺贝尔化学奖,氟及其化合物在生产及生活中有着广泛的用途,请回答下列问题:
(1)氟磷灰石可用于制取磷肥,其中Ca原子的L层电子排布式为___________。P原子有___________个未成对电子,PO43-的中心P原子的杂化方式为___________。
(2)氟气可以用于制取火箭燃料的氧化剂ClF3和BrF3,其中沸点较高的是_____________(填化学式),原因是_____________。
(3)氟气可以用于制取惰性强于N2的保护气SF6;可以用于制取聚合反应的催化剂PF3,可以作为工业制取硅单质的中间(SiCl4)的原料。
①SiCl4分子的空间构型为_________________。
②S、P、Si的第一电离由大到小的顺序为__________________。
(4)氟气可以用于制取高化学稳定性材料聚四氟乙烯的原料四氟乙烯,50g四氟乙烯含σ键的数目为________________。
(5)工业上电解Al2O3制取单质铝,常利用冰晶石NaAlF6降低Al2O3的熔点。Na、Al、F的电负性由小到大的顺序为______________,工业上不用电解AlCl3制取铝的原因为________________。
(6)已知CaF2晶体常用于助熔剂,其晶胞结构如图所示。
已知F原子和Ca原子之间的距离为apm,在晶胞体对角线的1/4、3/4两点分别有一个F-,阿伏加德罗常数为NA,则晶体的密度为_____________。
5、(1)比较沸点高低:HF______HCl(填“>、<或=”)。试解释原因__________。
(2)书写碱性的甲烷燃料电池的负极的电极反应式___________。
(3)用一个离子方程式说明AlO2-比结合H+能力强___________。
6、I.“低碳经济”时代,科学家利用“组合转化”等技术对CO2进行综合利用。
(1)CO2和H2在一定条件下可以生成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2==CH2(g)+4H2O(g) △H=a kJ·mol-1
已知:H2(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,CH2=CH2(g)的燃烧热为1411.0 kJ·mol-1,H2O(g)= H2O(l)
△H=-44.0 kJ·mol-1,则a=______kJ·mol-1。
(2)上述生成乙烯的反应中,温度对CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率影响如图,下列有关说法不正确的是_______(填序号)
①温度越高,催化剂的催化效率越高
②温发低于250℃时,随着温度升高,乙烯的产率增大
③M点平衡常数比N点平衡常数大
④N点正反应速率一定大于M点正反应速率
⑤增大压强可提高乙烯的体积分数
(3)2012年科学家根据光合作用原理研制出“人造树叶”。右图是“人造树叶”的电化学模拟实验装置图,该装置能将H2O和CO2转化为O2和有机物C3H8O。阴极的电极反应式为:__________________。
II.为减轻大气污染,可在汽车尾气排放处加装催化转化装置,反应方程式为:
2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。
(4)上述反应使用等质量的某种催化剂时,温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响对比实验如下表,c(NO)浓度随时间(t)变化曲线如下图:
①表中a=___________。
②实验说明,该反应是__________反应(填“放热”或“吸热”)。
③若在500℃时,投料NO的转化率为80%,则此温度时的平衡常数K=_____。
(5)使用电化学法也可处理NO的污染,装置如右图。已知电解池阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:______。吸收池中除去NO的离子方程式为:_________________。
7、硫单质及其化合物在化工生产、污水处理等领域应用广泛。
(1)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O=C=S),该物质可转化为H2S,主要反应如下:
ⅰ.水解反应:COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) △H1
ⅱ.氢解反应:COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) △H2
已知反应中相关的化学键键能数据如下表:
化学键 | H-H | C=O(COS) | C=S | H-S | |
E/kJ·mol-1 | 436 | 745 | 580 | 339 | 1076 |
①恒温恒压下,密闭容器中发生反应i。下列事实能说明反应i达到平衡状态的是_______。 (填标号)
a.容器的体积不再改变
b.化学平衡常数不再改变
c.混合气体的密度不再改变
d.形成1molH—O键,同时形成1molH—S键
②一定条件下,密闭容器中发生反应i,其中COS(g)的平衡转化率()与温度(T)的关系如图所示。则A、B、C三点对应的状态中,v(COS)=v(H2S)的是____________。(填标号)
③反应ii的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示,其中表示逆反应的平衡常数(K逆)的是__________(填“A”或“B”)。T1℃时,向容积为10 L的恒容密闭容器中充入2 mol COS(g)和1 mol H2(g),发生反应ii,COS的平衡转化率为_____________。
(2)过二硫酸是一种强氧化性酸,其结构式为
①在Ag+催化作用下,S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反应生成SO42-和MnO4-,该反应的离子方程式为_____________________________。
②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液的方法制备过二硫酸铵。总反应的离子方程式为________________________________。
(3)NaHS可用于污水处理的沉淀剂。已知:25℃时,反应Hg2+(aq)+HS-(aq) HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038,H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×10-7,Ka2=7.0×10-15。
①NaHS的电子式为____________________。
②Ksp(HgS)=_____________________。
8、下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程:
(1)脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3除去H2S,该反应的化学方程式是____________。
(2)脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________,下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是________(填选项)。
A.Cl2 B.H2O2 C.KMnO4 D.O3
(3)流程中Fe(OH)3和K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有_______。
(4)合成氨反应的原料气中V(N2)∶V(H2)=1∶3。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示:
则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是___________(用“>”、“<”或“=”表示);A点H2的平衡转化率为________。
9、工业上常利用FeSO4还原酸浸软锰矿(主要成分MnO2,杂质为Si、Fe和Al等元素的化合物)制备MnSO4·H2O。
(1)①FeSO4还原MnO2生成MnSO4反应的离子方程式为___。
②Fe2+基态核外电子排布式为___。
(2)在一定温度下,软锰矿与FeSO4、硫酸、蒸馏水按照一定比例混合搅拌反应。混合体系液固比(g·mL-1)对锰浸取率(%)的影响如图所示。反应需要控制液固比=4:1:当液固比<4:1时,锰浸取率随液固比增大而迅速上升的原因是___。
(3)浸取液经氧化、中和等系列操作后,可得到MnSO4·H2O粗产品。通过下列方法测定产品纯度:准确称取3.000g样品,加适量ZnO及H2O煮沸、冷却,转移至锥形瓶中,用0.5000mol·L-1KMnO4,标准溶液滴定至溶液呈红色且半分钟不褪色,消耗标准溶液20.00mL计算MnSO4·H2O样品的纯度(写出计算过程):___。
已知:2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4
10、硫氰化钾(KSCN)俗称玫瑰红酸钾,是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟工业制备硫氰化钾的实验装置如图所示:
已知:①NH3不溶于CS2,CS2密度比水大且不溶于水;②三颈烧瓶内盛放:CS2、水和催化剂。③CS2+3NH3NH4SCN+NH4HS,该反应比较缓慢且NH4SCN在高于170℃易分解。
回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式是__。
(2)装置C的作用是__。
(3))制备KSCN溶液:熄灭A处的酒精灯,关闭K1,保持三颈烧瓶内液温105℃一段时间,然后打开K2,继续保持液温105℃,缓缓滴入适量的KOH溶液,写出装置D中生成KSCN (发生复分解反应)的化学方程式:__。
(4)装置E的作用为吸收尾气(发生氧化还原反应),产生防止污染环境的气体是__。
(5)制备硫氰化钾晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再减压__、___、过滤、洗涤、干燥,得到硫氰化钾晶体。
(6)测定晶体中KSCN的含量:称取10.0g样品。配成1000mL溶液量取20.00mL溶液于锥形瓶中,加入适量稀硝酸,再加入几滴a作指示剂,用0.1000mol/LAgNO3标准溶液滴定,达到滴定终点时消耗AgNO3标准溶液18.00mL。[已知:滴定时发生的反应:SCN-+Ag+=AgSCN↓(白色)。滴定过程的指示剂a为__。
11、含氮化合物在化学工业中有着重要的应用,回答下列问题:
(1)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化(表示生成1molN2的能量变化)如图所示,该反应的热化学方程式为______________________。
(2)一定条件下,硝酸铵加热分解得到的产物只有N2O和H2O。250℃时,硝酸铵在密闭容器中分解达到平衡,该分解反应的平衡常数表达式为K=___________;若有1mol硝酸铵完全分解,则转移电子的数目为___________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(3)硝基苯甲酸乙酯在碱性条件下发生反应:O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH。两种反应物的初始浓度均为0.80mol·L-1,T℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。
t/s | 0 | 60 | 90 | 120 | 160 | 260 | 300 | 360 | 400 |
a/% | 0 | 33.0 | 41.8 | 48.8 | 58.0 | 69.0 | 70.4 | 71.0 | 71.0 |
①该反应在60~90s与90~120s内的平均反应速率分别约为___________,___________;比较两者大小可得出的结论是______________________。
②计算T℃时该反应的平衡常数为______________________。
③为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可以采取的措施为______________________(写出一条即可)。
12、2019年6月5日美国商务部表示,美方将采取“空前行动”,确保对科技业和军方极其关键的战略性矿物及稀土供应无虞。我国稀土出口量世界第一。以氟碳铈矿(主要含CeFCO3,少量其他稀土盐LnFCO3、非稀土元素Fe、Al、Mg和SiO2等)为原料制备CeO2的一种工艺流程如图所示:
(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒,其目的是_________________________________。“氧化焙烧”时,CeFCO3和其他稀土盐LnFCO3分别转化为CeO2和Ln2O3,请写出生成的CeO2化学方程式为:________________________。
(2)“氯化”过程的目的是将CeO2和Ln2O3分别转化为可溶性的CeCl3和LnCl3,除去Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2等杂质。若溶液中c(Ce3+)=0.01mol/L,为确保不析出Ce(OH)3沉淀,则溶液的pH________(填pH的范围)。(已知Ksp[Ce(OH)3=1.0×10-20])
(3)CeO2和Ln2O3混合物中加入稀盐酸,Ln2O3溶解生成LnOCl的化学方程式为:___________________________________________________。
(4)化工生产条件的选择:
①“氯化”条件的选择
将氧化焙烧后氟碳铈矿和氯化铵按1:3、1:4、1:5、1:6、1:7质量比混合,在325℃下真空焙烧60min。稀土矿氧化物转化成稀土氯化物的氯化率如图所示:
氧化焙烧后氟碳铈矿和氯化铵的最佳质量比为________。
②“氧化”条件的选择
氧化过程中,反应温度、反应时间对混合稀土氯化物氧化率的关系如图所示:
最佳温度和时间是_________,原因是_________________________________________。
(5)取上述流程中得到的CeO2产品0.4500g,加硫酸溶解后,用0.1000mol•L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3+,其它杂质均不反应),消耗25.00mL标准溶液.该产品中CeO2的质量分数为___________。
13、碳单质及其化台物在生产生活中用途广泛。
I.单质碳经常应用于化学反应中。回答以下问题:
(1)炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*),活化氧可以快速氧化SO2,从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示,则生成活化氧的∆H=_______0 (填‘‘>”、“<”或“=”),活化过程中有水时的活化能降低了_______eV。
(2)以焦炭为原料,在高温下与水蒸气反应可制得水煤气,涉及反应如下:
a.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ∆H1
b.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ∆H2=+90.3kJ·mol-1
c.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ∆H3=-41.0kJ·mol-1
①∆H1=_______ kJ·mol-1。
②对于反应a,测得在不同温度下H2O(g)的转化率如图所示,图中T1、T2、T3的大小关系为_______。用物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应的平衡常数(Kp),在T2℃、50 MPa时,反应a的平衡常数Kp=_______MPa(已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数,列出计算式并代入数据,无需化简)。
II.甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)。原料气的加工过程中常常混有一定量CO2,为了研究不同温度下CO2对该反应的影响,以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验,结果表明,原料气各组分含量不同时,反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。实验数据见表:
CO2%-CO%-H2% (体积分数) | 0-30-70 | 4-26-70 | 8-22-70 | 20-10-70 | |||||||||
反应温度/℃ | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | |
碳转化 | CH3OH | 4.9 | 8.8 | 11.0 | 19.0 | 33.1 | 56.5 | 17.7 | 33.4 | 54.4 | 8.0 | 12.0 | 22.6 |
率(%) | CH4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.8 | 2.8 | 2.8 |
(3)CO2对甲醇合成的影响是_______。
Ⅲ.锂硒电池具有优异的循环稳定性。
(4)一种锂硒电池放电时的工作原理如图l所示,正极的电极反应式为_______。Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示,图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力的大小顺序是_______。
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